一维光子晶体中的局域模性质与自发辐射动力学研究

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1、中山大学硕士学位论文一维光子晶体中的局域模性质与自发辐射动力学研究姓名：徐雅娜申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：郑锡光;顾本源2003.6.1一维光子晶体中的局域模性质与自发辐射动力学研究专业：光学硕士生：徐雅娜指导老师：郑锡光副教授顾本源研究员摘要ljL光子晶体具有奇特的调控光波传播状态的特性，是一种具有巨大潜在应用价值的新型光学材料。y本文研究了含缺陷的一维光子晶体的能带结构，以及在不同的结构组态下基本物理量对于能带结构与缺陷局域模的影响；研究了一维光子晶体中原子自发辐射的量子电动力学过程

2、及其特性。主要研究工作与结果有以下几个方面：(1)首次计算出一维含缺陷的光子晶体在多种组态下的色散关系和色散谱，同时研究了结构参数和物理参数以及偏振态对色散关系的影响。结果表明，通过调节光子晶体的结构参数，可实现对带隙中缺陷模性质的控制，从而有希望形成一种控制光学器件特性新的方法。(2)研究并比较了以左、右手征物质为缺陷层的一维光子晶体中的局域模性质，揭示了含左手征物质光子晶体这种新型材料的一些新的物理特性。据此可解释光子晶体中的光子隧穿效应。(3)研究了一维光子晶体结构中原子的自发辐射动力学，推

3、导出了描述一维光子晶体中原子自发辐射寿命分布的有关方程，为进一步研究光子晶体中原子自发辐射的动力学特性奠定基础。这些结果不仅在理论上有助于更深刻地揭示物质与光相互作用的本质，而且为实验制备新型光子晶体材料及其器件化研究提供了一些理论依据。关键词：一维光子奢《，色靛奚系，左享程荔质，自菱磊爵CharacteristicsofLocalizedModesandKineticsofSpontaneousRadiationinOne-DimensionalPhotonicCrystalsMajor：Opt

4、icsName：XUYaHaSupervisor：ZhengXiguangGuBenyuanABSTRACTPhotoniccrystalsareanovelclassofperiodicstructurethathavetheabilitytocontrolandmanip‘ulatethepropagationofelectromagneticwaves．LocalizeddefectmodesCallbecontrollablygeneratedinsidethegapsofone—dime

5、nsional(1-D)photoniccrystals(PCslbyinsertingdefectlayersintothe1-DPCs．Thedispersionrelationofthedefectedl—DPCsiScalculatedbyuseofthetrailsfer-matrixmethod．Wesystematicallyexploretheinfluenceofvariousfactorsonthepropertiesofthedefectmodes．Thesefactorsi

6、ncludethephysicalandstructuralparametersofthePCs．polarizationsoftheincidentlightwaves，andtheconfigurationsofthestructures．Itisanticipatedthattuningthedefectmodesmayprovideawaytocontrolthefeaturesofopticalormicrowavedevices．Thecharacteristicsofthedefec

7、tstatesin1-DPCswithadefectlayerconsistingofleft-handedmaterialsareinvestigated．Thedispersionofthissystemstronglydependsonthechiralityofmaterialsandtheparametersofthedefectlayers．Thedif艳renceindefectmodesbetweenleft．andright．handedmateralsasdefectlayer

8、sarealsostudied．TheresultsarefavorableofphotontunnelingeffectinPCs．Decaybehaviorsofspontaneousradiationfromanassemblyofatoms(ormole—cules)inadefectlayerlocatedina1．DPCsandwichedbytwoequivalentsemi．infinitedielectricmediaiSinvestigated．Thezero．